电梯机电设备安全运行维护对策的研究

摘要：电梯作为现代建筑的核心运输设备，其安全运行直接影响公共安全与社会秩序。本文以某商场电梯突发故障导致乘客被困的真实案例为切入点，深入分析传统维护模式在预防性维护与故障诊断中的不足。分析发现，固定周期检查机制忽视机械部件的动态磨损规律，维护流程缺乏关键部件的专项检测标准，导致曳引轮槽过度磨损与制动器闸瓦失效等隐患难以早期发现。基于此，提出以机械部件状态监测技术为核心，通过规范检查流程、强化数据记录、建立动态维护周期等优化措施，构建主动预防型维护体系。实践表明，该方案可显著提升电梯运行可靠性，为机电设备安全管理提供实践指导。

关键词：电梯安全；状态监测；曳引系统维护；动态维护周期；故障预防

前言

随着城市化进程加速，电梯已成为高层建筑不可或缺的垂直交通工具，其安全性直接关系到乘客生命财产安全和城市交通效率。然而，当前电梯维护普遍依赖固定周期的人工检查模式，难以适应复杂使用环境下机械部件的动态损耗特性。例如，曳引系统与制动装置等核心部件的磨损程度受运行频次、负载强度等多因素影响，传统维护方法因缺乏针对性检测手段，易遗漏隐蔽性故障。现有研究多聚焦于智能化监测技术开发，却较少关注维护流程标准化与数据驱动的决策优化，导致技术应用与现场管理脱节。针对这一问题，本文通过解析某商场电梯故障案例，揭示机械部件失效的根本原因，探索将状态监测技术与维护管理实践相结合的解决方案，旨在填补从理论到实操的转化空白，为提升电梯安全运维水平提供新思路。

1项目背景

电梯作为现代城市垂直交通的核心载体，其保有量伴随城镇化进程持续攀升，但设备老化、维护滞后等问题日益凸显。近年来，我国电梯事故中约60%与维护不当直接相关，暴露出传统维护模式与设备安全需求间的深层矛盾。现行行业规范虽明确了定期维护的基本要求，但在技术手段、执行标准和管理机制层面仍存在系统性短板[1]。以商业综合体、交通枢纽等高强度使用场景为例，电梯日均运行频次可达住宅设备的5倍以上，机械部件磨损速率显著加快，而固定周期的维护策略难以动态匹配实际损耗规律。与此同时，物联网、大数据等技术的发展为设备状态监测提供了新路径，但多数维保企业仍依赖人工经验判断设备状态，传感器部署率不足20%，导致曳引系统磨损、制动性能衰退等隐患难以及时发现。行业调研显示，超过70%的维保记录缺失关键参数量化数据，设备全生命周期管理缺乏有效数据支撑。此外，老旧电梯改造进程缓慢、维护人员技能断层等问题进一步加剧了安全风险。在此背景下，如何通过技术升级与管理优化构建主动预防型维护体系，已成为提升电梯运行可靠性、保障公共安全的迫切需求。

2现状分析

当前电梯维护行业普遍采用基于时间周期的预防性维护模式，这种模式虽然在规范维保行为方面发挥了基础作用，但在实际应用中暴露出显著缺陷。以某商场电梯故障为例，其日常维护严格按照15天一次的周期执行，但维护内容局限于润滑补充、按钮功能测试等基础项目，对曳引系统、制动装置等核心部件仅开展表面目视检查，既未使用专业工具测量曳引轮槽磨损深度，也未记录制动器闸瓦厚度变化数据。这种“一刀切”的维护周期忽视了机械部件的动态损耗规律，例如曳引轮磨损速率与电梯日均运行次数直接相关，在高峰时段日均运行超800次的商业电梯中，传统维护周期显然无法匹配实际损耗速度。此外，维护人员的技术能力参差不齐，部分从业人员缺乏对机械部件失效机理的系统认知，仅依靠经验判断设备状态，导致曳引轮槽磨损量已达报废标准时仍未被及时发现。

传统维护模式在故障诊断方面存在技术手段落后的问题。案例中电梯故障的直接诱因是曳引轮槽过度磨损与制动器闸瓦失效，这两类问题在早期阶段可通过振动频谱分析、温度异常监测等技术手段识别[2]，但现行维护流程中仍以人工听诊、手感温度等主观方法为主。例如，曳引轮槽不均匀磨损会导致钢丝绳振动频率改变，其异常信号在故障发生前3—6个月即可被传感器捕获，但由于缺乏在线监测设备，维护人员未能提前干预。同时，维护档案的记录方式粗放，关键参数缺失现象普遍，案例电梯的维护记录中仅标注“制动器功能正常”，却无闸瓦厚度、制动片摩擦系数等量化数据，致使设备状态缺乏连续性追踪依据。这种数据断层不仅影响故障溯源效率，更导致预防性维护决策缺乏科学支撑，维保人员难以及时调整维护重点。

维护流程标准化程度不足进一步放大了传统模式的缺陷。行业现行规范对曳引系统、制动装置等关键部件的检测项目界定模糊，例如TSGT7001检验规则虽提出“制动器部件检查”要求，但未明确闸瓦厚度测量、制动弹簧压力测试等具体执行标准，致使维护人员在实际操作中易遗漏关键项目。案例电梯的维护记录显示，最近三次维保均未涉及曳引轮槽形检测，而该指标是判断曳引能力的重要依据。此外，维护资源配置存在结构性失衡，商业电梯的复杂工况要求更高频次的专项检测，但多数维保企业仍将人力投入基础性巡检，缺乏对振动分析仪、激光测距仪等专业设备的配置，导致深层隐患难以被发现。这种“重形式、轻实效”的维护导向，使得大量维保资源消耗在低风险环节，而真正影响安全的核心部件反而处于监管盲区。

人为因素对维护质量的干扰也不容忽视。部分维保人员为缩短工时、降低成本，刻意简化操作流程，例如使用普通游标卡尺替代专用闸瓦测厚仪，导致测量误差超过0.5mm；或在曳引轮检查中仅观察表面锈蚀情况，忽视槽底磨损深度的精确测量。案例电梯的曳引轮槽实测磨损量已达3.2mm，超过GB/T24478标准规定的1.5mm阈值，但因维护人员未执行深度检测，该隐患持续累积直至引发故障。此外，维护责任划分不清的现状加剧了执行偏差，物业单位、维保企业、监管部门之间的权责边界模糊，导致曳引轮更换等关键维修措施因成本争议被长期拖延[3]。这种管理链条的断裂使得技术问题演变为系统性风险，最终以安全事故形式暴露。

3应用措施

针对传统维护模式存在的技术滞后与管理缺陷，构建以机械部件状态监测为核心的优化方案，需从监测体系设计、数据分析算法、维护决策机制三个维度实施系统性改进。该方案以曳引系统、制动装置、导向机构等核心部件的实时状态评估为切入点，通过多源传感网络构建、失效模式特征提取、剩余寿命预测模型搭建，形成“感知-诊断-预警-干预”的闭环管理体系，最终实现从周期性维护向预防性维护的进阶转型。

3.1机械部件状态监测体系构建

在传感器网络部署层面，需依据电梯关键部件的失效机理定制监测方案。对于曳引轮系统，采用三轴振动传感器与激光位移传感器组合部署方案，前者捕捉钢丝绳滑动引发的振动特征，后者实时测量轮槽磨损深度，安装位置应避开电磁干扰区域，确保轮槽底部磨损量检测精度达±0.05mm。制动器监测则需集成温度传感器与霍尔效应传感器，前者监测闸瓦摩擦温升曲线，后者通过磁通量变化检测闸瓦厚度损耗，在闸瓦厚度<4mm时触发预警阈值。导向系统监测采用声发射传感器与视觉检测装置协同工作，声发射技术捕捉导靴与导轨异常摩擦产生的高频应力波，工业相机则通过边缘检测算法量化导轨直线度偏差。

数据采集系统的设计需满足多源异构数据融合需求，构建基于时间同步协议的数据汇聚单元。该单元采用FPGA芯片实现振动信号（模拟量）、温度数据（数字量）、图像信息（千兆以太网）的同步采集，时间戳对齐精度控制在±1μs以内，确保不同物理量在时域与频域的相关性分析可靠性。针对商业电梯高峰时段数据流激增的特点，部署边缘计算节点执行数据预处理，通过小波阈值去噪算法消除环境振动干扰，采用滑动窗口法（窗口长度1s，重叠率50%）提取有效特征，将原始数据压缩率提升至30%以下，显著降低云端传输带宽压力。

3.2故障诊断与寿命预测模型开发

在特征工程构建环节，需建立机械部件失效特征与监测参数的映射关系。针对曳引轮异常磨损，提取振动信号的峭度系数（Kurtosis>5）、包络谱中2-4倍转频分量能量占比（>15%）作为早期磨损特征[4]，制动器性能衰退则通过摩擦温升速率、制动释放时间延迟（Δt>0.5s）进行量化表征。运用主成分分析对多维特征向量降维处理，保留累计贡献率>85%的主成分，消除特征冗余的同时提高模型训练效率。

寿命预测模型采用物理模型与数据驱动融合架构。基于Paris公式建立曳引轮疲劳裂纹扩展动力学模型，结合实测振动谱修正应力强度因子ΔK；制动器剩余寿命估算则引入Archard磨损方程，通过实时监测的摩擦系数μ与接触压力P动态调整磨损率参数。数据驱动部分搭建LSTM神经网络，输入层接收标准化后的多维度时序数据，隐藏层设置128个神经元并采用Dropout（比率0.2）防止过拟合，输出层通过Sigmoid函数生成部件健康指数（HI），当HI<0.6时触发维护预警。模型训练采用迁移学习策略，将实验室加速寿命试验数据作为源域，实际运行数据作为目标域，通过域对抗网络（DANN）减小数据分布差异，使预测误差控制在±10%以内。

3.3维护决策支持系统设计

维护策略优化采用动态风险评估方法，构建包含设备关键度（K）、故障概率（P）、失效后果（C）的三维决策矩阵。关键度评估引入改进的AHP层次分析法，从乘客流量（40%）、设备年龄（25%）、修复难度（20%）、备件库存（15%）四个维度计算权重；故障概率通过贝叶斯网络动态更新，每新增100小时运行数据即重新计算后验概率；失效后果采用模糊综合评价法，量化安全风险（0-10分）、停运损失（万元/小时）、品牌影响（0-5级）三个指标。当风险值R=K×P×C超过阈值（R≥8）时，系统自动生成优先维护工单。

维护资源调度引入数字孪生技术，在虚拟空间中构建电梯三维仿真模型。通过实时数据驱动数字孪生体运行，模拟不同维护方案的实施效果，备件更换方案评估需结合供应链响应时间与故障发展速率，当T_s/V_f<1.5时启动紧急采购流程；人员派遣方案采用遗传算法优化，考虑技师技能等级（初级/高级）、地理位置（5km圈层）、工具配备等约束条件，在30秒内输出最优路径规划。系统同时设置维护效果反馈机制，每次维保完成后采集关键参数变化率ΔP，若实际改善度低于预期值20%，则自动触发维护工艺审查流程。

3.4标准化作业流程重构

现场维护作业实施分级操作规范，将维护项目划分为基础项（A类）、专项项（B类）、精密检测项（C类）[5]。A类项目执行智能辅助系统，通过AR眼镜实现可视化指引，润滑作业时，系统根据温度传感器数据推荐润滑脂型号（ISOVG220/320），投影显示注油量标准线（±0.5ml）；螺栓紧固环节，智能扭矩扳手自动设定预紧力（误差±3%），并实时上传施力曲线至质量追溯系统。B类项目启用移动检测终端，制动器检测时通过蓝牙连接压力传感器，自动生成制动力矩-时间曲线图，与标准曲线（GB/T24478）进行相似度比对，差异超过15%即提示异常。C类项目由专家远程指导完成，采用5G网络传输高清内窥镜影像，专家端通过图像分割算法识别曳引轮槽底微裂纹，借助力反馈手套指导现场人员调整检测角度。

质量管控体系建立双闭环机制，技术闭环通过维护前后数据对比验证效果，例如曳引轮维护后振动烈度需降低至ISO10816-3标准的C级以下；管理闭环则采用区块链技术存证维护记录，每个操作步骤生成包含时间戳、操作者数字签名、设备指纹的不可篡改数据包，实现全流程追溯。同时建立维护质量与维保费用的动态挂钩机制，将设备健康指数提升率、故障间隔周期等指标纳入服务费计算模型，激励维保企业提升服务质量。

3.5人员能力提升与组织变革

技术人员培训体系实施“三维能力”培养方案，知识维度开发VR故障库，收录200+种典型故障案例，受训者可通过手柄操作虚拟拆解制动器，观察不同磨损程度（1-4mm）对制动性能的影响；技能维度搭建HIL（硬件在环）实训平台，学员在真实控制柜上处理由数字孪生系统生成的故障代码，系统实时评估诊断准确率与处置时效；素养维度引入心理韧性训练，通过模拟突发困人场景（声光报警+震动模拟），培养技术人员在高压环境下的标准化应急处置能力。

组织架构向“前端敏捷+后端专业”模式转型，前端设置机动维保小组（3人/组），配备便携式振动分析仪（0.5-20kHz）、红外热像仪（热灵敏度0.05℃）等装备，依托维护决策系统推送的优先工单快速响应；后端建立专家支持中心，集中处理多源信息融合诊断（每日处理量≥50例）、预测模型参数调优（每周迭代1次）、特殊工况方案设计。建立跨部门数据共享机制，打通维保系统与物业设备管理平台的数据接口[6]，使电梯运行数据（日均启停次数、载荷分布）能实时反哺维护策略优化。

4结论

综上所述，传统电梯维护模式因检测标准粗放、数据记录缺失等问题，难以有效预防机械部件故障。提出的状态监测优化方案通过实时追踪关键部件磨损状态、规范检查流程与动态调整维护周期，实现了从“被动响应”向“主动预防”的转变。该策略不仅强化了故障隐患的早期识别能力，还通过标准化管理降低了人为操作误差风险。实践应用显示，优化后的维护体系能够显著提升电梯运行稳定性，减少突发故障对公共安全的影响，具有广泛的行业推广价值。

参考文献

[1]杨鹏远，金有为.电梯机电设备安全运行维护探究[J].建筑工程与管理，2024，6（7）：158-160.

[2]杨苗苗.工程机电设备安装中的问题及解决措施[J].户外装备，2023，14（11）：214-216.

[3]李伟东.电梯机电设备安全运行维护探究[J].中国设备工程，2024，74（24）：43-45.

[4]束俊杰.住宅物业小区机电设备的维护与管理策略[J].科学与信息化，2023，27（22）：16-18.

[5]刘章旭，罗恒，王建，等.基于安全评估数据的老旧电梯风险隐患分析案例[J].中国电梯，2024，35（1）：81-83.

[6]康笃刚，马琳.突发公共卫生事件下电梯安全风险因素耦合分析[J].中国电梯，2024，35（4）：56-59.

作者简介：

何明慧（1986.11）女，汉族，云南昆明，本科，主要从事：电梯维修保养安装